Наближені значення перенапруги водню і кисню на різних матеріалах - студопедія

Примітка: в місцях «-» наукові дані відсутні (в цих випадках в розрахунках Dj не враховувати).

При наявності декількох видів іонів або недіссоціірованних електрохімічних активних речовин можливе протікання декількох електродних реакцій. Так на катоді йде реакція відновлення, тобто прийом електронів окислювачем, то в першу чергу повинні реагувати найбільш сильні окислювачі. Отже протікає реакція з більш позитивним потенціалом. Тому для катодного відновлення можна запропонувати наступний порядок розрядки катіонів:

1. В першу чергу на катоді розряджаються катіони металів, що стоять у ряді напруг металів після водню (високий позитивний окислювальний потенціал).

2. У другу чергу в кислому середовищі розряджаються катіони водню: 2Н + + 2е ® Н2,

Наприклад при рН = 1 Ен + / Н2 = -0,059 В, а отже іони металів, що мають більш низькі потенціали, (див. Ряд напруг) розряджатися (відновлюватися) не будуть.

3. Одночасно з водою (розряд атома водню) можуть розряджатися катіони металів, що стоять у ряді напруг від алюмінію до водню (1,66 В <Е 0 <0 В).

Потенціал даної реакції можна розрахувати за рівнянням Нернста: Ен + / Н2 = Е 0 н + / Н2 - 0,059рН, Ен + / Н2 (при рН = 7) = -0,41В і за умови РН2 = 1АТ (тиск), Т = 298 К,

Чому можливе виділення таких металів як Zn (Е 0 Zn / Zn2 + = -0,76 В), Cr (Е 0 Cr / Cr3 + = -0,71В) з розчинів їх солей? Це пояснюється перенапруженням (утрудненням) виділення водню. тобто при пропущенні струму потенціал виділення водню зменшується (зрушення потенціалу в область негативних значень). Таким чином, досягається такий стан, коли потенціал відновлення катіона металу і реальний потенціал розряду води співмірні.

4. У розчинах ніколи не розряджаються катіони металів, що стоять у ряді напруг металів до алюмінію (включно), так як мають дуже низькі електродні потенціали. У цих випадках на катоді відбувається тільки розряд води 2Н + 2 О + 2е ® Н 0 2 + 2ОН - (в нейтральній і лужної середовищах).

На аноді протікають реакції окислення відновників, тобто віддача електронів відновником, тому в першу чергу на аноді повинні реагувати найбільш сильні відновники - речовини, що мають найбільш низький потенціал.

Анодний процес залежить від речовини, з якого зроблений анод. Аноди поділяють на нерозчинні: графіт, платина, золото або деякі пасивні метали, наприклад, нержавіюча сталь і розчинні: мідь, срібло, цинк, нікель і інші метали. У разі електролізу з розчинним анодом окислюється сам анод. При електролізі розчинів на інертних анодах розрядка аніонів або молекул води йде в певному порядку:

1. В першу чергу розряджаються безкисневі іони:

S -2 (Е 0. J - (Е 0. Br - (E 0. Cl - (E 0. Хоча потенціал окислення атома кисню в Н2 О (Ео2 / 2о -2 = 0,82 В, рН = 7) нижче , ніж для деяких вище перерахованих іонів (Cl -. Br -). Oднако, в зв'язку з перенапругою виділення кисню (потенціал процесу зсувається в область більш високих значень), при пропущенні струму легше окислюються безкисневі іони.

2. У другу чергу розряджається гідроксид-іон (шелочная середу рН> 7): 4О -2 Н - -4е ® Про 0 2 + 2Н2 О (Ео2 / 2о -2 = 0,4 В при рН = 14)

3. Розряд атома кисню в воді:

Ео2 / 2о -2 = 0,82 В, рН = 7 - нейтральне середовище